Investigadores andaluces crean baterías sostenibles a partir uno de los residuos más abundantes en España

Las baterías sostenibles son hoy uno de los ejes de desarrollo más estudiados en el ámbito energético debido a la necesidad de diseñar tecnologías capaces de responder a las exigencias de vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento estacionario. El uso de materiales críticos como el litio o el cobalto exige plantear vías complementarias que reduzcan esa dependencia.

En este escenario, distintos grupos científicos de Andalucía investigan composiciones alternativas para electrodos basadas en materias primas secundarias. Ahora, la posibilidad de utilizar residuos urbanos abre un marco técnico que vincula electroquímica y gestión de desechos, con especial atención a materiales derivados de procesos de depuración.

¿Cómo son las baterías sostenibles que están creando investigadores de Andalucía y qué residuo aprovechan?

La permanente búsqueda de tecnologías que permitan desarrollar baterías sostenibles ha impulsado el análisis de sistemas basados en azufre. Estas configuraciones presentan un interés creciente por su capacidad teórica de almacenamiento y por la disponibilidad de sus componentes.

En Andalucía, personal investigador del Instituto Químico para la Energía y el Medioambiente (IQUEMA) de la Universidad de Córdoba, ha trabajado en la obtención de carbón activado a partir de lodos de depuradora, un residuo urbano cuya gestión supone un reto constante en todo el país. El estudio fue publicado en la revista Journal of Energy Storage.

España genera cada año alrededor de un millón de toneladas en seco de este material, lo que convierte su valorización en una línea estratégica para integrar criterios de economía circular en el sistema energético. El proyecto se desarrolló con lodos procedentes de la estación de aguas residuales de Villaviciosa, gestionada por EMPROACSA en la provincia de Córdoba.

Las características del fango obtenido mediante la tecnología biológica denominada Biodiscos permitieron obtener un precursor con un contenido orgánico, metálico y mineral útil para transformarse en un soporte conductor.

Según el equipo responsable, el aprovechamiento de este residuo ofrece una doble función: reducir el volumen de desecho y generar un material apto para su integración en cátodos de baterías de litio-azufre, una alternativa investigada con intensidad en el Departamento de Química Inorgánica e Ingeniería Química de la universidad cordobesa.

Del lodo al electrodo: ¿Cómo es el proceso para elaborar carbón activado?

El procedimiento desarrollado parte de una serie de etapas diseñadas para transformar el lodo en un material carbonoso con porosidad adecuada. El método incluye los siguientes pasos:

1. Secado del lodo hasta obtener un material estable.
2. Incorporación de potasa como agente químico para modificar la estructura y aumentar la superficie disponible.
3. Aplicación de pirólisis a 800 °C para convertir la fracción orgánica en carbón.
4. Mezcla del carbón resultante con azufre mediante molino de bolas.

El carbón activado actúa como matriz conductora en el cátodo, solventando la baja conductividad del azufre, uno de los principales problemas de las baterías de litio-azufre. La estructura porosa retiene el azufre y favorece una distribución homogénea, aspecto clave para mejorar el rendimiento electroquímico.

El proyecto muestra que los lodos tratados con Biodiscos poseen una composición que facilita un comportamiento adecuado en procesos de cargado y descargado. La presencia de nitrógeno, fósforo y otros elementos contribuye a obtener un carbono con características funcionales para su empleo en configuraciones avanzadas.

Rendimiento y ventajas asociadas a las baterías de litio y azufre

Las investigaciones realizadas por el IQUEMA permiten analizar el potencial de las baterías sostenibles basadas en litio-azufre. Entre los aspectos estudiados se destacaron estos puntos:

• Capacidad de almacenamiento superior a la de las baterías de iones de litio.
• Simplificación del proceso de reciclaje debido a la naturaleza de sus materiales.
• Uso de recursos más accesibles, con costes de producción moderados.

El carbón activado obtenido a partir de lodos daría lugar a la posibilidad de integrar prácticas de economía circular en la industria de almacenamiento energético.

El equipo de investigación subraya que las pruebas de laboratorio confirman una capacidad de almacenamiento destacada para esta tecnología.

No obstante, también señalan la necesidad de optimizar aspectos como la estabilidad del cátodo tras múltiples ciclos y la configuración de los electrodos para reforzar la durabilidad.

Desafíos técnicos y líneas de investigación hacia baterías sostenibles

Aunque la tecnología litio-azufre aporta ventajas claras, su desarrollo implica superar retos pendientes. La estabilidad del cátodo, la pérdida progresiva de material activo y la necesidad de mejorar la retención del azufre son elementos que requieren perfeccionamiento.

Las baterías sostenibles basadas en esta química demandan estudios continuados para alcanzar niveles de rendimiento comparables a los sistemas consolidados.

Este asombroso proyecto cordobés plantea así nuevas posibilidades al demostrar que los residuos procedentes de depuradoras urbanas pueden convertirse en materiales más que útiles para aplicaciones electroquímicas.